En esta entrada, vamos a examinar una
de los principios más básicos de la Física, la conservación de la energía. Esta
principio rige todos los fenómenos naturales conocidos hasta la fecha. El
principio de la conservación de la energía postula que hay una cierta cantidad
de algo (a lo que llamamos energía) que no varía en los cambios que ocurren en
la naturaleza. Hay una cantidad numérica que no cambia cuando algo ocurre. La
conservación de la energía no es una descripción de un mecanismo o algo
concreto; es únicamente, un “factor extraño” que podemos calcular.
Como es una idea abstracta, ilustraremos el significado con una
analogía:
Metemos en una clase a
15 alumnos de un colegio y, como distracción, se meten también en la habitación
28 balones de balonmano indestructibles para que se distraigan. Contamos todos
los días los bloques hasta que un día nos damos cuenta que hay 27 balones, tras
una búsqueda descubrimos que un niño se ha metido el balón debajo de la camisa.
Otro día nos damos cuenta que hay 26, y tras buscar vemos que han tirado dos
por la ventana. Otro día vemos que hay 30 balones, pues el día anterior un
profesor les trajo más balones para que se divirtiesen. Otro día vemos que hay
25, pero esta vez las ventanas están cerradas y no ha entrado nadie, pero hay
una caja que no podemos abrir. Como no podemos abrir la caja, nos inventamos el
siguiente sistema: un balón pesa 0.6kg, así que se pesa la caja cuando tiene 28
balones, y pesa 16.8 kg, y saca la
siguiente “fórmula”:
Número de balones que vemos + (peso de la caja - 0,45 kg)/0,085 kg = constante
Esta caja contiene agua sucia no nos
permite ver los balones, pero puede calcular el número de balones que hay en el
agua añadiendo otro término a la fórmula. La altura original son 15,2cm y cada
balón hace que suba el nivel 0,63cm. La nueva fórmula será:
Número de balones que vemos + (peso de la caja - 0,45 kg)/0,085 kg + (altura del agua - 0,15m)/0,0063 m= cte.
·
Cuando calculamos energía,
tenemos que tener en cuenta que esta a veces deja el sistema, o vuelve a entrar
en el sistema.
·
La energía tiene un gran
numero de formas diferentes, y cada una tiene su forma distinta de expresarse:
energía gravitatoria, calor, elástica, eléctrica, química, nuclear etc. Si sumamos
las distintas formas de expresar cada una de las energías siempre tendremos el
mismo valor, solo cambiara que la energía entra y sale del sistema.
El péndulo de Newton es
un claro ejemplo de conservación de la energía.
En este, cuando la primera esfera impacta con la segunda,
únicamente posee energía potencial. Al impactar con la segunda esfera, que está
en reposo, hace que esta adquiera energía cinética que se transfiere a través
de las otras esferas hasta llegar a la última la cual pasa de tener energía
cinética a tener energía potencial. Este proceso se repite constantemente,
hasta que por causa del rozamiento y la pérdida de energía producida por los
choques entre las esferas se detiene. La energía que se “pierde” en los
impactos es energía que se transforma en otros tipos de energías como por
ejemplo energía térmica.
Otro ejemplo para expresar la conservación de la
energía es el caso del ciclo del agua en la naturaleza. Como podemos ver el la
imagen, el agua en ningún momento abandona el sistema, que en este caso es el
planeta, solo que podemos ver que el agua está en diferentes estados. Lo mismo
pasa con la energía pues no abandona el sistema, pero la encontramos de
diferentes maneras.
Javier Zamora Fraguas
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